1.2 反应热的计算 课件-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

化学反应原理 第二节 反应热的计算 复习 反应热（热效应） 焓变 热化学方程式 燃烧热 等容热效应、等压热效应 等温等压下，焓变=等压热效应， ΔH>0吸热， ΔH<0放热 标状态、 ΔH也要注意“±”，单位kJ/mol， ΔH值与反应系数匹配。 可燃物系数为1mol，产物为“指定产物” 放热反应 吸热反应 反应前后体系能量变化 ΔH > 0 ΔH < 0 已知：碳和一氧化碳的燃烧热（101kPa、25℃） 化学式（状态） ΔH（kJ/mol） C(s) −393.5 CO(g) −283.0 请分别写出表示碳和一氧化碳燃烧热的热化学方程式。 ① C(s) + O2(g) CO2(g) ΔH 1 = − 393.5 kJ/mol ② 2CO (g) + O2(g) 2CO2(g) ΔH 2 = − 566.0 kJ/mol 1．写出化学方程式 2．注明物质的聚集状态 3．注明反应热ΔH （正负号、数值、单位） 练习 X √ ② CO (g) +1/2 O2(g) CO2(g) ΔH 2 = − 283.0 kJ/mol 思考 ③ C(s) + 1/2 O2(g) CO(g) ΔH 3 = ? 化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，与反应进行的途径无关。 C(s) + O2(g) CO2(g) CO(g) + ½ O2(g) △H1 = △H2 + △H3 △H3 = △H1 - △H2 = − 393.5 kJ/mol −（ − 283.0 kJ/mol ） = − 110.5 kJ/mol ① C(s) + O2(g) CO2(g) ΔH 1 = − 393.5 kJ/mol ② CO (g) +1/2 O2(g) CO2(g) ΔH 2 = − 283.0 kJ/mol ③ C(s) + 1/2 O2(g) CO(g) ΔH 3 = -110.5 kJ/mol ② CO (g) +1/2 O2(g) CO2(g) ΔH 2 = − 283.0 kJ/mol ③ C(s) + 1/2 O2(g) CO(g) ΔH 3 = -110.5 kJ/mol +) C(s) + O2(g) CO2(g) ΔH 1 = − 393.5 kJ/mol ① = ② + ③ △H1 = △H2 + △H3 总反应方程式的焓变等于各部分分步反应按一定系数比加和的焓变。 一个反应，不论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的。在一定条件下，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。 总反应方程式的焓变等于各部分分步反应按一定系数比加和的焓变。 1. 盖斯定律 ΔH = ΔH1 + ΔH2 ΔH = ΔH3 + ΔH4 + ΔH5 ΔH3 = ΔH1+ ΔH2 ΔH3 = − 44.0 kJ/mol 思考 ·有些反应进行得很慢 ·有些反应不容易直接发生 ·有些反应的生成物不纯（往往有副反应发生） 这些都给反应热的测定造成了困难，利用盖斯定律， 可以间接地将它们的反应热计算出来。 2. 盖斯定律在科学研究中具有重要意义 练习1 教材17页 第5题 ① CO2(g) + 4H2 (g) == CH4(g) +2H2O(l) ΔH1 = −252.5 kJ/mol ② 2H2O(l) == 2H2 (g) + O2(g) ΔH2= + 571.6 kJ/mol ③ CH4(g) + 2O2(g) == CO2(g) +2H2O(l) ΔH3 = ? 2× ② 4H2O(l) == 4H2 (g) + 2O2(g) ΔH2= + 1143.2 kJ/mol CO2(g) +2H2O(l) == CH4(g) + 2O2(g) ΔH = + 890.7 kJ/mol -890.7 kJ/mol +) ③ = -(①+2②) = - ① - 2② △H3 = -△H1 - 2△H2 煤的气化是高效、清洁利用煤炭的重要途径之一。利用煤的气化获得的水煤气（主要成分为CO、CO2和H2）在催化剂作用下可以合成绿色燃料甲醇。已知： CO2(g) + 3H2(g) == CH3OH(g) + H2O(g) ΔH 1 = − 58.7 kJ·mol－1 CO2(g) + H2(g) == CO(g) + H2O(g) ΔH 2 = + 41.0 kJ·mol－1 请写出CO 与 H2反应生成 CH3OH 气体的热化学方程式。 练习2 CO2(g) + 3H2(g) CH3OH(g) + H2O(g) ΔH1 = − 58.7 kJ·mol－1 CO2(g) + H2(g) CO(g) + H2O(g) ΔH2 = + 41.0 kJ·mol－1 CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH3 = ? ① ② ③ -) 2H2(g) CH3OH(g) - CO(g) △H1 - △H2 ③ = ①-② = − 99.7kJ·mol－1 工业上利用水煤气（H2、CO）进一步转化成高效清洁能源 二甲醚（CH3OCH3），同时生成CO2。已知： CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH 1= － 99kJ/mol 2CH3OH(g) CH3OCH3 (g) + H2O(g) ΔH2 = －23.5 kJ/mol CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ΔH 3= －41.3kJ/mol 请写出水煤气制二甲醚的热化学方程式。 练习3 CO(g) + 2H2(g) CH3OH(g) ΔH 1= － 99kJ/mol 2CH3OH(g) CH3OCH3 (g) + H2O(g) ΔH2 = －23.5 kJ/mol CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ΔH 3= －41.3kJ/mol 3CO(g)+3H2(g) CH3OCH3 (g)+ CO2 (g) ＋） ×2） ΔH = 2ΔH1 + ΔH2+ ΔH3 ΔH = － 262.8kJ/mol 2CO(g) + 4H2(g) 2CH3OH(g) ΔH 1= － 198 kJ/mol 思考 如何确定焓变（ΔH）的数值？ ΔH＝生成物的总能量－反应物的总能量 1. 实验测定 例如： SiH4是一种无色气体，遇到空气能发生爆炸性自燃，生成SiO2和液态H2O。已知室温下2 g SiH4自燃放出热量89.2 kJ。SiH4自燃的热化学方程式为 。 SiH4(g)＋2O2(g)===SiO2(s)＋2H2O(l) ΔH＝－1 427.2 kJ·mol－1 H2 (g) + Cl2 (g) = 2HCl(g) ΔH = ？ < 0 思考 ΔH = - 183kJ/mol 2. 键能估算 键能：在标准状况下，将1mol气态分子AB（g）解离为气 态原子A（g），B（g）所需的能量，单位为kJ/mol。 如何依据键能估算呢？ 化学键与化学反应过程中的能量变化示意图 注：E1为断裂旧化学键吸收的能量，E2为形成新化学键释放的能量 放热反应 E1 > E2 E1 < E2 吸热反应 ΔH＝反应物的总键能之和－生成物的总键能之和 例题： 已知化学反应A2(g)＋B2(g)===2AB(g)的能量变化如图所示，请写出该反应的热化学方程式： 。 A2(g)＋B2(g)===2AB(g)　ΔH＝＋(a－b) kJ·mol－1 化学反应N2＋3H2= 2NH3的能量变化如图所示(假设该反应反应完全)。 试写出N2(g)和H2(g)反应生成NH3(l)的热化学方程式。 N2(g)＋3H2(g)=2NH3(l) ΔH＝－2(c＋b－a)kJ·mol－1 练一练 3. 盖斯定律 一个反应，在定压或定容条件下，不论是一步完成还是分几步完成，其反应热是相同的，总反应方程式的焓变等于各部分分布反应按一定系数比加和的焓变。盖斯定律换句话说，化学反应的反应热只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。 1. LiH可作飞船的燃料，已知下列反应： ①2Li(s)＋H2(g)===2LiH(s)　ΔH＝－182 kJ·mol－1 ②2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　ΔH＝－572 kJ·mol－1 ③4Li(s)＋O2(g)===2Li2O(s)　ΔH＝－1 196 kJ·mol－1 试写出LiH在O2中燃烧的热化学方程式。 2LiH(s)＋O2(g)===Li2O(s)＋H2O(l) ΔH＝－702 kJ·mol－1 1/2② + 1/2③ - ① 练一练 2.在25 ℃、101 kPa时，C(s)、H2(g)、CH3COOH(l)的燃烧热分别为 393.5 kJ·mol－1、285.8 kJ·mol－1、870.3 kJ·mol－1，则2C(s)＋2H2(g) ＋O2(g)===CH3COOH(l)的反应热为 A.－488.3 kJ·mol－1 B.＋488.3 kJ·mol－1 C.－191 kJ·mol－1 D.＋191 kJ·mol－1 3.在1 200 ℃时，天然气脱硫工艺中会发生下列反应： H2S(g)＋ O2(g)===SO2(g)＋H2O(g)　ΔH1 2H2S(g)＋SO2(g)=== S2(g)＋2H2O(g)　ΔH2 H2S(g)＋ O2(g)===S(g)＋H2O(g)　ΔH3 2S(g)===S2(g)　ΔH4 则ΔH4的正确表达式为 整理与提升 热化学方程式 物质变化 能量变化 质量守恒定律 遵循 遵循 能量守恒定律 表示 反应体系 吸热或放热 反应体系吸收或放出热量的多少 定性 定量 键能估算 实验测定 盖斯定律 氢能在航天领域的应用 二战期间，液氢被用做A-2火箭发动机的推进剂 1960年，液氢首次用做航天动力燃料 1970年，液氢用做“阿波罗”登月飞船的燃料 ------ 2019年12月27日，液氢用做长征五号的推进剂 目前，液氢已经广泛用做航天动力的燃料 2019年12月27日胖五发射成功 长征五号B遥四又被称为“冰箭” “肚子”里装了满满的深低温液氢液氧燃料 氢能是一种理想的绿色能源。有科学家预言， 氢能有可能成为人类未来的主要能源。 为什么说氢能是一种理想的绿色能源？ 能量变化 与相同质量的其他燃料相比，氢气放热最多。 物质变化 本身无毒、产物是水无污染 可再生 氢元素无处不在，储量丰富 思考 如何获取氢呢？ 制氢方法1 甲醇水蒸气重整制氢方法是目前比较成熟的制氢方法，且具有良好的应用前景。甲醇水蒸气重整制氢的部分反应如下图所示： 已知一定条件下： 该条件下反应Ⅱ的热化学方程式是 。 反应Ⅰ：CH3OH(g) CO(g) + 2H2(g) ΔH1 = + 90.7 kJ/mol 反应Ⅲ：CH3OH(g) + H2O(g) CO2 (g) + 3H2(g) ΔH3 = + 49.5 kJ/mol CH3OH(g) CO(g) CO2(g) H2(g) H2(g) H2O(g) 反应Ⅰ 反应Ⅱ 反应Ⅲ 31 反应Ⅰ：CH3OH(g) CO(g) + 2H2(g) ΔH1 = + 90.7 kJ/mol 反应Ⅲ：CH3OH(g) + H2O(g) CO2 (g) + 3H2(g) ΔH3 = + 49.5 kJ/mol 反应Ⅱ：CO(g) + H2O(g) CO2 (g) + H2(g) 反应Ⅱ：CO(g) + H2O(g) CO2 (g) + H2(g) ΔH2 = − 41.2 kJ/mol 根据盖斯定律计算 物质变化： II = III −I 能量变化： ΔH2 = ΔH3 −ΔH1 制氢方法2 氢气是一种清洁能源。用甲烷制取氢气的两步反应的能量变化如图所示： （1）第Ⅰ步反应的热化学方程式是 。 （2）第Ⅱ步反应的热化学方程式是 。 （3）甲烷和水蒸气生成二氧化碳和氢气的热化学方程式是 。 CH4(g) + H2O(g) CO (g) + 3H2(g) ΔH1 = − 103.3 kJ/mol CO(g) + H2O(g) CO2 (g) + H2(g) ΔH2= − 33.2 kJ/mol CH4 (g) +2H2O(g) CO2 (g) +4 H2(g) Ⅰ＋Ⅱ ΔH = − 136.5 kJ/mol 制氢方法3 以太阳能为热源分解Fe3O4，经热化学铁氧化合物 循环分解水制H2的过程如图。 已知：2H2O(l) 2H2(g)+O2(g) ΔH3＝+571.0kJ/mol。 过程Ⅰ：2Fe3O4(s) 6FeO(s)+O2(g) ΔH 1＝ +313.2kJ/mol 请写出过程Ⅱ热化学方程式。 Ⅲ 3FeO(s)+H2O(l) H2(g)+Fe3O4(s) 物质变化： （ III −I ） 2 能量变化： （ΔH3 −ΔH1 ） 2 ΔH＝+128.9 kJ/mol 根据盖斯定律计算 制氢方法4 以太阳能为热源，热化学硫碘循环分解水是一种高效、环保的制氢方法，其流程图如下： 制氢方法4 已知：相关反应的热化学方程式为： 反应 I SO2(g) + I2(g) + 2H2O(l) 2HI(aq) + H2SO4(aq) ΔH1 =﹣213 kJ/mol 反应 II H2SO4(aq) SO2(g) + H2O(l) + 1/2O2(g) ΔH2 = +327 kJ/mol 反应 III 2HI(aq) H2(g) + I2(g) ΔH3 = +172 kJ/mol 总反应的热化学方程式： 2H2O(l) 2H2 (g)+O2(g) ΔH =？ 制氢方法4 反应 I SO2(g) + I2(g) + 2H2O(l) 2HI(aq) + H2SO4(aq) ΔH1 =﹣213 kJ/mol 反应 II H2SO4(aq) SO2(g) + H2O(l) + 1/2O2(g) ΔH2 = +327 kJ/mol 反应 III 2HI(aq) H2(g) + I2(g) ΔH3 = +172 kJ/mol 2H2O(l) 2H2 (g)+O2(g) ΔH = 2（I +II+ III） 物质变化： 能量变化： 2（ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 ） +572kJ/mol 根据盖斯定律计算 1、廉价的制氢技术。 工业上多种制氢的途径，或成本太高、或不适合大规模生产、 或污染严重、或受限于原料供应等局限性。 目前研究方向主要集中于利用太阳能使水分解，从而获得氢气。 氢是一种理想的新能源，大规模应用还需要解决以下关键问题： 2、安全可靠的储存和运输方法。 请同学们查阅资料，了解氢能在利用过程中需要解决的技术难题，以及氢能利用的发展前景。 化学反应 的热效应 整理与提升 表示方法 热化学方程式 能量变化示意图 产生原因 旧键断裂与 新键形成 质量守恒定律 遵循 遵循 能量守恒定律 反应体系 吸热或放热 反应体系吸收或放出热量的多少 定性 定量 键能估算 实验测定 盖斯定律 应用 自发反应 反应快慢 反应限度 物质变化 能量变化 表示 伴随 A.ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) B.ΔH4＝(3ΔH3－ΔH1－ΔH2) C.ΔH4＝(ΔH1＋ΔH2－3ΔH3) D.ΔH4＝(ΔH1－ΔH2－3ΔH3) $